2016新课标三维人教物理选修3-2 第六章 传感器 第3节 实验：传感器的应用

第六章传感器6．2 传感器的应用（一）★新课标要求（一）知识与技能1．了解力传感器在电子秤上的应用。

2．了解声传感器在话筒上的应用。

3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。

（二）过程与方法通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。

（三）情感、态度与价值观在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。

★教学重点各种传感器的应用原理及结构。

★教学难点各种传感器的应用原理及结构。

★教学方法实验法、观察法、讨论法。

★教学工具驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干）★教学过程（一）引入新课师：上节课我们学习了传感器及其工作原理。

传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。

请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？生：光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。

热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。

霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。

师：这节课我们来学习传感器的应用。

［板书课题］传感器的应用（一）（二）进行新课1、传感器应用的一般模式师：阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。

生：阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。

师：下面学习几个传感器应用的实例。

2．力传感器的应用——电子秤师：阅读教材61页最后一段，思考并回答问题。

（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？（2）简述力传感器的工作原理。

（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？生：阅读教材，思考并回答问题。

师：总结点评，结合板画强调讲解应变片测力原理（如图所示）。

应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量。

3．声传感器的应用——话筒师：阅读教材62页有关内容，思考并回答问题。

第六章传感器在日常生活中我们可能有这样的经历：当走近自动门时，门会自动打开；电梯关门，当两门靠拢到接触人体时，门又会重新自动打开……这是由于传感器在起作用，传感器是自动化控制装置中必不可少的器件，在信息技术高速发展的电子计算机广泛应用的今天，传感器发挥着越来越重要的作用．本章共三节．第一节“传感器及其工作原理”，主要讲述了什么是传感器及制作传感器的常用元件的特征．第二节“传感器的应用”介绍了传感器感受的通常是非电学量，而它输出的大多是电学量，这些输出信号是非常微弱的，一般要经过放大等处理后，再通过控制系统产生各种控制动作．讲述了传感器的应用已经渗透到环境保护、交通运输、航天、军事以及家庭生活等各个领域．第三节“实验：传感器的应用”，主要讲述了传感器在工农业生产中的应用，如光控开关、温度报警器等．第一节传感器及工作原理问题：1．干簧管是一种________的传感器．2．传感器是一种能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等________，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等________，或转换为________的一类元件．3．光敏电阻能够把________转换为________．4．热敏电阻或金属热电阻能够把________转换为________这个电学量．5．霍尔元件能够把________转换为________这个电学量．答案：1.能够感知磁场2．非电学量；电学量；电路的通断3．光照强弱这个光学量；电阻这个电学量4．温度这个热学量；电阻5．磁感应强度这个磁学量；电压一、什么是传感器传感器是这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转化为电路的通断．二、传感器的工作原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作．传感器原理如下图所示．讨论：现代信息技术与自动控制中为什么要将非电学量转换成电学量？答案：电学量具有便于控制、便于处理(放大、衰减和波形整理等)，便于显示和储存，也便于远距离传输等技术方面的优点．尤其是将电学量与计算机技术结合，可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化，所以把非电学量转换成电学量进行信息收集.三、组成传感器的一些元器件(1)光敏电阻①特点：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化．②原因：硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．③作用：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．(2)热敏电阻和金属热电阻①金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大．用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻(常用的一种热电阻是用铂制作的)．特点：金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差．②热敏电阻：温度上升时，有些半导体的导电能力增强，因此可以用半导体材料制作热敏电阻(用氧化锰等金属氧化物烧结而成的)．特点：它的电阻随温度的变化非常明显．③作用：热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．(3)霍尔元件①霍尔电压UH＝kIB/d，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关．②特点：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．讨论：1.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是( )①温度传感器②光传感器③声音传感器④热传感器A．①②B．②③ C．③④D．②④答案：B2.（热敏电阻）如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指刻度盘正中间．若往Rt 上擦一些酒精，表针将向______(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向______(填“左”或“右”)移动．第二题图第三题图解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减小，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏．答案：左右点评：(1)负温度系数热敏电阻是指热敏电阻的阻值随温度的升高而减小的电阻．(2)欧姆表的表盘刻度最右侧为0Ω，最左侧为最大值.3.（光敏电阻）如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时( )A．电压表的示数增大 B．R2中电流强度减小C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压降低解析：当照射光强度增大时，R3减小，整个电路中的总电阻变小，总电流变大，电压表示数增大，而路端电压减小，R2上的电压变小，通过R2的电流减小，流过小灯泡的电流增大，故选项A、B、C、D均正确．答案：ABCD点评：光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小．4.(光敏电阻)如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．那么当有光照射R1时，信号处理系统获得________(填高电压或者低电压)，信号处理系统每获得一次________(填高电压或者低电压)就记数一次．第四题图第五题图答案：高电压低电压解析：R1为光敏电阻，当有光照射时，R1的阻值变小，R2上的电压变大，信号处理系统获得高电压．当传送带上的物体挡住光时，信号处理系统获得低电压.5.（霍尔元件）如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？(此题描述的是著名的霍尔效应现象)．解析：当电流在导体中流动时，运动电荷在洛伦兹力作用下，分别向导体上、下表面聚集，在导体中形成电场，其中上表面带负电，电势低，随着正、负电荷不断向两表面积累，电场增强，当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即qE＝qvB时，电荷将不再向上或向下偏转，上、下表面间形成稳定电压．因为自由电荷为电子，故由左手定则可判定电子向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余等量的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U.当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即q Ub＝qvB又因为导体中的电流I＝neSv＝nev·bd，故U＝IB ned6.（霍尔元件）如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k 为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况．以下说法中正确的是()A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，UH将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化答案：ABD解析：一个磁极靠近霍尔元件工作面时，B增强，由U H＝kIBd，知U H将变大，A正确；两极处磁场可看作与地面垂直，所以工作面应保持水平，B正确；赤道处磁场可看作与地面平行，所以工作面应保持竖直，C错误；若磁场与工作面夹角为θ，则应有qvB sinθ＝UHdq，可见θ变化时，UH将变化，D正确．。

学案2传感器的应用学案3实验：传感器的应用[目标定位]1.了解传感器在日常生活和生产中的应用.2.了解传感器应用的一般模式.3.能设计简单的应用传感器的控制电路.4.利用斯密特触发器设计光控开关和温度报警器．一、力传感器的应用——电子秤1．组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片．(如图1所示)图12．工作原理：金属梁自由端受力F―→梁发生弯曲―→3．作用：应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量．二、温度传感器的应用——电熨斗[问题设计]如图2所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属．图2(1)常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？答案(1)常温时，电熨斗的上、下触点接触，这样电熨斗接通电源后能进行加热．当温度过高时双金属片膨胀，因上层的热膨胀系数较大，故上层膨胀的厉害，双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度后，两触点分离，电路断开，电热丝停止加热；当温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热．(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，也就是要求双金属片弯曲程度较大时，两触点分离，所以应使调温旋钮下旋．反之熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，应使调温旋钮上旋．[要点提炼]双金属片温度传感器的工作原理：温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断．三、温度传感器的应用——电饭锅[问题设计]电饭锅的结构如图3所示．图3(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动发生哪些动作？(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？答案(1)煮饭时压下开关按钮，感温磁体与永磁体相互吸引结合在一起，触点相接，电路接通，开始加热，手松开后，由于锅内的温度低，感温磁体与永磁体相互吸引而不能使按钮恢复到题图所示的状态．(2)煮饭时水沸腾后锅内的温度基本保持在水的沸点不变．因为水沸腾时，温度不变．(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当温度上升到“居里温度”(约103℃)时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下永磁铁与之分离，开关自动断开，且不能自动复位．(4)不能，因为如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内的温度保持在100℃不变，低于“居里温度”103℃，电饭锅不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电，因此用电饭锅来烧水、煲汤不能实现自动控温．[要点提炼]电饭锅中温度传感器为感温铁氧体．1．居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”．2．自动断电原理：用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到103℃时，感温铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．四、光传感器的应用——火灾报警器1．组成：如图4所示，发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．图42．工作原理：平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．五、光控开关和温度报警器[问题设计]如图5所示的光控电路，用二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R1的最大阻值为51kΩ，R2阻值为330Ω.试分析其工作原理．图5答案白天，光照强度较大，光敏电阻R G阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(如1.6V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯天明熄灭、天暗自动开启的目的．[延伸思考]要想在天更暗时路灯才会被点亮，应该怎样调节R1?答案要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A的电压达到某个值(如1.6V)，就需要R G的阻值更大，即天色更暗．[要点提炼]1．斯密特触发器：斯密特触发器是具有特殊功能的非门，它可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，常用符号表示．原理：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4V)．2．普通二极管：具有单向导电性．3．发光二极管：具有单向导电性，同时还能发光．4．光控开关工作原理电路图(如图6甲、乙所示)图65．温度报警器工作原理电路图(如图7所示)图7R1的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节R1来调节蜂鸣器的报警温度．一、传感器的应用举例例1按图8所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是________________________________________________________________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________，原因是________________________________________________________________________；停止吹风，会发现_______________________________________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现_____________________________________________．图8答案由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁亮了电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高小灯泡熄灭例2电饭煲的工作原理如图9所示，可分为两部分，即控制部分：由S2、R1和黄灯组成．工作(加热)部分：由发热电阻R3、R2和红灯组成，S1是一个磁铁限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103℃)时，自动断开，且不能自动复位(闭合)，S2是一个双金属片自动开关，当温度达到70℃～80℃时，自动断开，低于70℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过的电流必须较小，所以R1、R2起________作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于70℃，所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”)．接通电源并按下S1后，黄灯灭而红灯亮，R3发热，当温度达到70℃～80℃时，S2断开，当温度达到103℃时饭熟，S1断开，当温度降到70℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R2________R3(填“＜”“＝”或“＞”)，若用电饭煲烧水时，直到水被烧干S1才会断开，试解释此现象．图9解析R1、R2起的作用是限流，防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁，S2是自动控制温度开关，当温度低于70℃时自动闭合，当温度达到70℃～80℃时又自动断开，使电饭煲处于保温状态，由于R3的功率较大，因此R2＞R3.由于开关S1必须当温度达到103℃时才自动断开，而水的沸点只有100℃，因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后S1才会断开．答案见解析二、温度报警器的应用例3图10是一个火警报警装置的逻辑电路图，R T是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻．图10(1)要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么高温时电铃会被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？解析(1)温度较低时R T的阻值很大，R的阻值比R T小得多，因此P、X之间电压较大．要求此时电铃不发声，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门．(2)高温时，R T阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起．(3)由前面分析可知，若R 较大，由于它的分压作用，R T 两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P 、X 之间电压降到低电压输入，电铃就能发声，因此R 较大时，反应较灵敏．答案 见解析传感器的应用⎩⎪⎨⎪⎧ 力传感器的应用：电子秤——敏感元件：应变片温度传感器的应用⎩⎪⎨⎪⎧电熨斗——温度传感器：双金属片电饭锅——温度传感器：感温铁氧体光传感器的应用：火灾报警器实验：传感器的应用⎩⎪⎨⎪⎧ 光控开关温度报警器1．(传感器的应用实例)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图11甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m ，升降机静止时电流表示数为I 0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程()图11A ．物体处于失重状态B ．物体处于超重状态C ．升降机一定向上做匀加速运动D ．升降机可能向下做匀减速运动答案 BD解析 电流表的示数变为2I 0且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B 、D 正确，A 、C 错误．2．(传感器的应用实例)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC 元件，PTC 元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t 的变化关系如图12所示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、保温双重功能．对此，以下判断正确的是 ( )图12①通电后，其电功率先增大后减小②通电后，其电功率先减小后增大③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变A．①②B．②③C．②④D．①④答案 D解析当温度由零升到t1的过程中，PTC的电阻率ρ随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t＝t1时，P＝P1达到最大．当温度继续升高，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，电热灭蚊器的散热功率P′也就越大，因此在这之间的某一温度t3会有P ＝P3＝P′，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t＜t3时，P＞P′，使温度自动升高到t3；当t＞t3时，P＜P′，使温度自动降到t3，实现自动保温，正确选项为D.3．(光控开关的分析)逻辑电路在电子线路中有着重要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．图13中R G是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会明显减小．R是可调电阻，起分压作用．“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号，J为路灯总开关控制继电器，它在获得高电压时才启动(图中未画路灯电路)．图13(1)当天黑时，R G的阻值变________、“非”门电路获得________电压，J得到________电压．(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较暗时才会自动接通开关，应将R的阻值调________(填“大”或“小”)一些．答案(1)大低高(2)大解析(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻R G的阻值变大，A端输入低电压，Y端输出高压信号，J得到高电压，开始控制路灯工作．(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R的阻值调大，使A端输入电压较高，当天色较暗时，R G的电阻变大，A端的电压降低，Y 端的电压升高，J得到高电压，开始控制路灯工作．题组一传感器应用实例1．关于电饭锅的说法正确的是()A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁B．感温铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位答案BD2．如图1所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是()图1A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确答案 C解析由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对．3．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是()A．热敏电阻和光敏电阻B．金属热电阻和光敏电阻C．热敏电阻和霍尔元件D．光敏电阻和驻极体话筒答案 D解析两种传感器分别把声音信号转换为电信号，把光信号转换为电信号，所以选项D正确．4．如图2所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则()图2A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端答案 B解析根据温度变化，分析R的变化，确定电路中电流的变化，电流增大时，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下．当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误．当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P 将会被吸下，故B正确．恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B 端．故C、D错误．故选B.题组二光控开关和温度报警器的分析5.如图3所示为一个电平检测逻辑电路，A与被测点相接，则()图3A．A为低电平，LED发光B．A为高电平，LED发光C．A为低电平，LED不发光D．A为高电平，LED不发光答案BC解析A为低电平时，Y为高电平，LED不发光；A为高电平时，Y为低电平，LED发光，故B、C正确．6.如图4所示的光控电路中，发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻．“”是具有特殊功能的非门，当加在它的输入端A的电势逐渐上升到某个值时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平，而当输入端A的电势下降到另一个值时，Y会从低电平跳到高电平．在天暗时路灯(发光二极管)会点亮，下列说法中正确的是()图4A．天暗时，Y处于高电平B．天暗时，Y处于低电平C．当R1调大时，A端的电势降低，灯(发光二极管)点亮D．当R1调大时，A端的电势降低，灯(发光二极管)熄灭答案BD解析天暗时，R G阻值增大，则A处于高电平，Y处于低电平，在电源正极和Y之间的发光二极管导通发光．当R1调大时，R1分压增大，则A点电势低，所以Y处于高电平，发光二极管不导通，灯熄灭．7．如图5是温度报警器电路示意图，下列关于此电路的分析正确的是()图5A．当R T的温度升高时，R T阻值减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声答案BC解析当R T温度升高时，R T阻值减小，A点电势升高到某一数值时，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报声，A错，B对．当增大R1时，A端电势升高到某一数值时，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发出报警声，C对，D错．题组三传感器的应用分析8．如图6所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是()图6A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联答案 A9．某同学设计的家庭电路保护装置如图7所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()图7A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起答案ABD解析由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L2的磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L1中磁场变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K，切断家庭电路，选项D正确．10．如图8所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理．图8答案见解析解析当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻温度升高、阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮．。

选修3-2第六章第3节：传感器的应用（二）教案一、教材分析本节继第二节之后再介绍四种传感器的应用实例，进一步拓展学生的视野，提高学生的认识和分析能力，了解这几种传感器的工作原理，了解敏感元件的特征，学会分析控制电路，并能够迁移到其他控制电路的分析和简单设计中去。

二、教学目标1．知识目标：（1）、理解温度传感器的应用――电饭锅的工作原理。

（2）、理解温度传感器的应用――测温仪的工作原理。

( 3 )、理解光电传感器的应用――鼠标器的工作原理（4）、理解光电传感器的应用――火灾报警器的工作原理。

2．能力目标：（1）通过对电饭锅的构造和原理的探究以及测温仪的了解，进一步地深入认识温度传感器的应用（2）通过小组对鼠标器以及火灾报警器的原理的探究和讨论，认识光传感器的应用。

3．情感、态度和价值观目标：培养学生的学习兴趣，激发创造的欲望。

三、教学重点难点重点：温度、光传感器的应用原理及结构。

难点：温度、光传感器的应用原理及结构。

四、学情分析我们的学生属于基础较差，讲太快的话接受不了，因此讲解时要细致，并且因为本节与生活联系较密切，尽量让学生多动手，必要时需要教师指导并借助动画给予直观的认识。

五、教学方法PPT课件，演示实验，讲授六、课前准备1．学生的学习准备：预习新课，初步把握传感器的原理和方法步骤。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

3．教学环境的设计和布置：四人一组，课前准备好电饭锅，鼠标器，烟雾式火灾报警器等材料用具。

七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

上节课我们学习了力传感器、温度传感器、声音传感器及其工作原理。

请大家回忆一下我们学了哪些具体的力、温度、声音传感器？学生思考后回答：电子秤，动圈式话筒，电容式话筒，驻极体话筒，电熨斗，他们都是传感器。

3 实验：传感器的应用人的指纹各不相同且终生基本不变，由于指纹具有的唯一性和稳定性，使其成为识别身份的一种有效手段，目前指纹识别器已应用于密码门、银行储户的身份识别等方面，你知道其中的道理吗？提示：该指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的。

该传感器表面集合了300×300个电容器极板，其外面是绝缘表面。

当用户的手指放在绝缘表面上时，皮肤就组成了电容阵列极板的另一面，如图所示，由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同，使电容阵列中不同位置的电容器的电容值也不相同。

通过读取这些电容的差异，就能够获取指纹信息。

这样就把指纹的信息转化成了电信号，再经过电路对电信号的比较就可以实现对指纹的识别。

1．知识准备(1)普通二极管和发光二极管①都具有__________性。

②发光二极管除了具有普通二极管的__________外，导电时还能______，它小巧玲珑颜色鲜艳，又很省电，许多家用电器上都用发光二极管做______。

(2)门电路①对于与门电路，只要一个输入端输入为“0”，则输出端一定是“0”，只有当所有输入都同时为“1”时，输出才是“____”。

②对于或门电路，只要有一个输入端输入为“1”，则输出一定是“____”，只有当所有输入都为“0”时，输出才是“____”。

③非门电路中，当输入为“0”时，输出总是“____”，当输入为“1”时，输出反而是“____”。

非门电路也称反相器。

(3)斯密特触发器斯密特触发器性能特别，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从________跳到________(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从________跳到______。

斯密特触发器可以将连续变化的________转换为突变的________，而这正是进行光控所需要的。

(4)逻辑电路的高低电平在逻辑电路中，常把电势的高低叫做______的高低，“输出低电平”的意义是，输出端处于________的状态。

预习导航高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题1．在平静的水面上激起一列水波，使漂浮在水面上相距6.0m的小树叶a和b发生振动，当树叶a运动到上方最大位移处时，树叶b刚好运动到下方最大位移处，经过1.0s后，树叶a的位移第一次变为零。

则该波的波速可能是A．1.5m/sB．2m/sC．3m/sD．6m/s2．南方气温偏低，经常存在冰冻现象。

某校方同学和阳同学(校服材质一样)先后从倾斜坡面的同一位置由静止滑下，最终两人停在水平冰面上，如图所示(两人均可视为质点，且不计人经过B点时的能量损失)。

根据上述信息，不能确定方、阳两人（）A．经过B点时速度大小相等B．最终两人停在水平冰面上同一位置C．损失的机械能相等·D．运动的时间相等3．如图，汽车停在缓坡上，要求驾驶员在保证汽车不后退的前提下向上启动,这就是汽车驾驶培训考试中的“坡道起歩”。

驾驶员的正确操作是:变速杆挂入低速挡，徐徐踩下加油踏板，然后慢慢松开离合器，同时松开手刹，汽车慢慢启动。

下列说法正确的是( )A．变速杆挂入低速挡,是为了增大汽车的输出功率B．变速杆挂入低速挡,是为了能够提供较大的牵引力C．徐徐踩下加油踏板,是为了让牵引力对汽车做更多的功D．徐徐踩下加油踏板,是为了让汽车的输出功率保持为额定功率4．如图，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，半径OC与OB成60°角，质子甲以速率v从A点沿直径AB方向射入磁场，从C点射出。

质子乙以速率v/3从B点沿BA方向射入磁场，从D点射出磁场，不计质子重力，则C、D两点间的距离为A．RB．2RC．2RD．R5．一只船在静水中的速度是4m/s，它要横渡一条200m宽的河，水流速度为5m/s，此船过河的最短时间为（）A．28.6sB．40sC．66.7sD．50s6．如图所示，平行板电容器与恒压电源连接，电子以速度垂直于电场线方向射入并穿过平行板间的电场，设电容器极板上所带的电荷量为Q，电子穿出平行板电容器时在垂直于板面方向偏移的距离为．若仅使电容器上极板上移，以下说法正确的是（）A．Q减小，y不变B．Q减小，y减小C．Q增大，y减小D．Q增大，y增大二、多项选择题7．关于理想气体，液体和热力学定律，下列说法正确的是_____________。

传感器的应用实验教案【教学目标】1．知识与技能：（1）、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。

（2）、知道晶体三极管的放大特性。

(3)、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。

2．过程与方法：通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。

3．情感、态度与价值观培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主，实践为重的素质教育理念。

【教学重点】：传感器的应用实例。

【教学难点】：由门电路控制的传感器的工作原理。

【教学方法】：PPT课件，演示实验，讲授【教学用具】：斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻。

【教学过程】一、引入新课上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。

请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。

二、进行新课在我们学习这些知识之前，先要学习一些相关的元件的作用功能，及其工作原理。

（一）、普通二极管和发光二极管固态电子器件中的半导体两端器件。

起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。

利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。

例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；半导体发光二极管能实现电-光能量的转换，可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。

按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。

按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管发光二极管简称为LED。